최근 수정 시각 : 2020-03-05 12:19:27

대기과학

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과학의 범위
[ 좁은 의미 ]
||<tablewidth=100%><bgcolor=#006400><table bordercolor=#006400> 자연과학 ||
   물리학 · 화학 · 생물학 · 지구과학 · 천문학   
[ 범위 밖 ]
||<tablewidth=100%><bgcolor=#8B0000><table bordercolor=#8B0000> 과학이 아닌 것 ||
변경지대의 과학 · 병적 과학 · 유사과학 · 비과학 · 반과학

자연과학의 일반적 분류
물상 과학
(Physical Science)
생명 과학
(Biological Science)
물리학
(Physics)
화학
(Chemistry)
지구과학
(Earth Science)
천문학
(Astronomy)
생물학
(Biology)

1. 개요2. 체계
2.1. 기상예보2.2. 대기물리2.3. 대기화학
3. 역사
3.1. 전근대3.2. 근현대3.3. 기후학 발달에 기여한 주요 사건
4. 대기과학은 순수과학인가 응용과학인가5. 관련 국가기술자격
5.1. 기상기사5.2. 기상예보기술사5.3. 기상감정기사
6. 대기과학과
6.1. 국내 대기과학과 목록6.2. 교육 과정6.3. 취업
7. 관련 문서

1. 개요

大氣科學
Atmospheric sciences

자연과학의 한 분야로, 대기와 그로 인한 현상, 다른 계에 미치는 영향을 연구하는 학문이다. 이전에는 기상학(meteorology)과 기후학(climatology)으로 불렀으나, 기상/기후 현상에 국한되지 않은 대기 현상 전반을 다루기 위해 대기과학이라는 명칭으로 통합되었다. 기상학과 기후학의 차이는 시간인데, 기상학은 비교적 짧은 시간에 일어나는 현상을 연구하는 분야로 날씨 등을 연구한다고 볼 수 있고, 기후학은 일정 주기를 갖는 변화를 연구하는 분야로 계절변화, 지구온난화 등과 관련있다.

세부분야 중에서 대기역학, 대기복사, 구름 및 강수물리, 대기분석, 유체역학이 기본이 되며, 대기화학, 고층기상학, 고층대기물리학, 기후역학, 자료동화, 수치예보, 대기환경, 대기관측, 미기상학 등의 세부항목도 존재한다.

이 중 기상학은 옛날에 고위층의 취미였다. 페르디난트 2세 로버트 훅같은 사람들도 기상학을 연구하였고, 유명한 화학자 캐번디시나 원자론의 아버지 돌턴도 기상관측을 즐겨 하였다.[1]

2. 체계

2.1. 기상예보

  • 기상관측
    • 항공관측
    • 위성관측
    • 원격탐사
  • 기상 분석/해석
  • 수치예보
  • 항공기상

2.2. 대기물리

나비효과로 대표되는 혼돈을 대표하는 학문으로, 나비효과라는 용어는 기상학의 로렌츠 방정식에서 나왔다.
  • 대기 열역학: 대기 중 수분 함량에 따라 열역학 방정식이 달라진다. 수분함량에 따라 건조공기 - 습윤공기 - 수증기의 3단계로 구분한다.
  • 구름 입자의 역학: 구름입자의 형성, 구름과 안개의 형태 및 유형을 다룬다.
  • 강수의 역학: 대기 중의 수분이 구름을 형성하고, 이 구름이 다시 지상으로 떨어지는 강수를 물리학적으로 연구한다.
  • 대기역학: 공기의 흐름을 다룬다. 공기의 층 형성, 온도에 따른 대기의 흐름, 소용돌이의 형성 등을 다룬다.

2.3. 대기화학

오존층이 손상되었다는 뉴스는 한번씩 보았을 것이다. 이 오존층을 다루는 대기과학의 세부 분야가 바로 대기화학이다. 가장 많이 다루는 원소는 의외로 산소와 수소가 아니라 질소와 탄소다.

3. 역사

3.1. 전근대

날씨는 현생 인류가 처음 나타났을 때부터 지금까지 인간 생활에 있어서 매우 중요한 역할을 해오고 있다. 고대 그리스의 탈레스는 이런 날씨를 실생활에 최초로 적용한 사람으로 알려졌다. 한 기록에 따르면, 사람들이 탈레스를 보고 철학을 아무 쓸모없는 것이라며 그가 가난하다고 비난하자, 탈레스는 날씨 연구를 토대로 특정한 여름에 올리브가 풍작이 될 것을 예상하고, 겨울에 싼 값에 올리브 압축기를 사들인 후, 예상대로 올리브가 풍작이 되자, 사람들에게 비싼 값에 대여해 부자가 되었다고 한다.

기후에 대한 체계적인 연구는 고대 그리스에서 히포크라테스와 아리스토텔레스에 의하여 시작되었다. 고대 그리스의 의학자 히포크라테스는 기후가 건강에 어떤 영향을 미치는지를 다룬 "Airs, Waters, and Places"라는 논문을 발표하였다. 아리스토텔레스는 최초의 대기과학 논문이라 볼 수 있는 "Meteorologica"를 집필하였으며, 총 4권으로 구성되어 있다. 제 1권에서는 각종 강, 구름, 샘, 이슬, 혜성 등을 기술하였으며, 4원소론을 설명하였다. 제 2권에서는 바다, 번개, 지진, 천둥 등을 설명하였다. 제 3권에서는 허리케인, 소용돌이, 빛 등을 설명하였으며, 제 4권에서는 더움, 추움, 습함, 건조함의 성질에 대해 다루었다. 기상학(Meteorology)의 어원은 그의 저서인 "Meteorologica"에서 나왔다. 테오프라투스는 기상학 논문이자 일기예보 기본서인"On the Signs of Rain, Winds, Storms and Fair Weather"에서 80가지의 비가 올 징후, 40가지의 바람의 징후, 50가지의 폭풍의 징후를 다루었다. 한 예로, 그는 이 논문에서 해가 뜨기 전이나 해가 뜨는 아침에 하늘이 붉어진다면 비가 올 것이라는 것이라고 설명하였고, 이는 과학적인 근거를 갖고 있다. 왜냐하면 공기 중의 습도가 증가하면 하늘이 붉어지기 때문이다. 하지만 그 외의 서술은 과학적 근거가 없는 것으로 판명되었다.

고대 그리스 시대 이후, 유럽에서 대기에 대한 관심은 몇백 년 동안 잊혀졌지만, 대항해시대가 열리며 대기와 기후(특히 유럽 밖)에 대한 지식이 필요해짐에 따라 대기의 중요성이 높아지고 그에 대한 연구가 필요해지게 되었다. 17세기 이후, 관측기기 발달로 인해 기후학은 다시 발달하기 시작하였으며, 18세기에 들어서는 보다 개선된 관측기기와 함께 전신이 발달하며 넓은 지역의 기후 자료를 수집할 수 있게 되었다.

한국에서는 1441년 측우기가 제작되었으며, 1770년 이후의 강우량 자료가 남아 있다.

3.2. 근현대

추가 바람

3.3. 기후학 발달에 기여한 주요 사건

기후학 발달에 기여한 주요 사건
기원전 400년경 고대 그리스의 히포크라테스가 "Airs, Waters, and Places"에서 건강에 대한 기후의 영향을 언급함
기원전 350년경 고대 그리스의 아리스토텔레스가 "Meteorologica"에서 날씨 현상을 언급함
기원전 300년경 고대 그리스의 테오프라투스가 "On the Signs of Rain, Winds, Storms and Fair Weather"에서 바람에 대해 기술하고 아르스토텔레스의 생각을 비판함
1025년 아라비아의 알하산[2]이 대기권의 높이를 계산함
1441년 조선의 세종대왕이 측우기를 발명함
1450년 쿠사가 천칭온도계를 발명함
1593년 이탈리아의 갈릴레이가 온도경을 발명함
1626년 이탈리아의 산토리오가 고양이 창자 습도계를 발명함
1644년 이탈리아의 토리첼리가 수은 기압계를 발명함
1648년 프랑스의 파스칼이 기압은 높이에 따라 감소한다는 것을 증명함
1654년 독일의 오토 폰 게릭케가 공기의 밀도를 결정함
1661년 영국의 보일과 후크가 최초로 기체의 법칙을 발견함
1662년 영국의 베이컨이 바람에 대한 중요한 논문을 발표함
1664년 파리에서 날씨 관측이 시작됨
1668년 영국의 에드먼드 핼리가 무역풍 지도를 제작함
1687년 영국의 아이작 뉴턴이 "프린케피아"를 발표함
1714년 독일의 파렌하이트가 화씨 눈금을 도입함
1735년 영국의 해들리가 무역풍과 지구 자전의 효과에 대한 논문을 발표함
1742년 스웨덴의 셀시우스가 섭씨 눈금을 도입함
1751년 르 로이가 이슬점과 강수를 정의함
1753년 영국의 블랙이 이산화탄소를 발견함
1755년 영국의 컬렌이 건습구온도계를 발명, 미국의 프랭클린이 뇌우의 전하를 수집함
1780년 스위스의 오레스 드 소쉬르가 모발습도계를 발명함[3]
1802년 프랑스의 몽골피에 형제에 의해 최초의 유인 기구 비행이 이루어짐
1817년 독일의 알렉산더 폰 훔볼트가 전 세계 연평균 기온을 나타내는 지도를 작성함
1825년 아우구스트가 통풍계를 고안함
1826년 브랜더스가 기압도를 준비함

4. 대기과학은 순수과학인가 응용과학인가

기상학은 순수과학적 성격이 강하고, 기후학은 응용과학적인 면이 강하다. 기후학이 점차 성장하면서 기후 변화에 따른 대기 전반의 현상을 넘어 자연 환경에 미치는 영향 (가뭄, 홍수 등)를 연구하는 추세가 갈수록 늘어나고 있는 추세이므로 응용과학적 성격을 많이 보이고 있다. 대기 오염, 환경 문제 역시 최근에는 보건, 생태계 변화와 연관지어 연구하는 추세가 증폭되고 있고. 실제로 해외에서는 대기과학과 커리큘럼이 환경공학, 화학공학과와 함께 개설되는 경우도 적지 않게 볼 수 있다.

대기과학은 공학이 아니라 자연과학이다. 자연과학은 자연을 연구하는 학문이고 공학은 자연과학을 기반으로 인공물을 연구하거나 사회의 질을 향상시키는 학문이다. 그래서 기상학은 대기라는 자연을 연구하기 때문에 자연과학이다.

대기과학에서 다루는 물리학은 단열과정인지 비단열과정인지에 따라 대기역학(운동학,대기순환,에너지순환)과 대기물리학(구름물리,복사학)으로 나뉜다. 대기역학은 유체역학의 한 부분이다. 그 외에 대기열역학도 다룬다.
그 외에도 화학, 미적분, 통계학 등을 사용한다.

대기과학에서는 주로 관측, 분석, 예보 등의 순수학문적인 연구를 수행한다.

5. 관련 국가기술자격

5.1. 기상기사

5.2. 기상예보기술사

국가자격의 최상위등급인 기술사로, 2003년 이래 합격자가 27명 밖에 안된다. 현업 경험이 필요한 데다 계속 예보를 하는 사람이 대한민국에 몇 안되기 때문에 물론 지원자 자체가 매우 적다. 대부분 공군의 기상특기를 가진 사람들이 취득한다.

응시자격에 제한이 있다. 응시자격은 대학교 졸업 후 7년 이상 실무를 쌓은 사람이면 된다. 시험과목은 실황예보, 단기예보, 중·장기예보, 산업기상예보 및 그 응용에 관한 사항 등이다.

5.3. 기상감정기사

2012년 신설된 자격이다. 아직까지는 연 1회만 실시한다. 응시자격에 제한이 있다.

파일:attachment/자격2.jpg

※ 관련학과: 4년제 대학교 및 전문대학 이상의 학교에 개설되어 있는 천문학과, 천문기상학과, 천문대기과학과, 대기과학과 등
※ 동일직무분야: 경영ㆍ회계ㆍ사무 중 생산관리, 건설, 기계, 재료, 화학, 섬유ㆍ의복, 전기ㆍ전자, 정보통신, 식품가공, 인쇄ㆍ목재ㆍ가구ㆍ공예, 농림어업

필기시험으로는 일반기상학, 일기해석, 기상통계, 기상관측법, 감정일반 총 5개의 과목이 있다.
  1. 일반기상학: 기상의 일반 사항에 관한 내용이 나온다.
  2. 일기해석: 일기현상을 해석하고 분석할 수 있어야한다.
  3. 기상통계: 통계일반 및 기상자료를 이용한 통계가 나온다.
  4. 기상관측법: 기상측기, 원격관측 및 기상관측방법 등이 나오며, 기상기사와 공통으로, 기취득자는 면제 가능하다.
  5. 감정일반: 기상관련법규 및 기상으로 인한 피해감정에 필요한 제도, 지식 관련 등이 나온다.

실기시험으론 기상감정실무(일기도 분석, 전문해석 및 단열선도 분석(혹은 작성), 통계분석 및 자료처리, 기상 추정, 기상감정서 작성 등)와 관련된 내용이 나온다.

6. 대기과학과


대학의 학과
인문사회계열
||<-5><:><tablewidth=100%><#FF4500><table bordercolor=#FF4500> 인문사회계열 ||
언어문학 국어국문학과 한문학과 노어노문학과 독어독문학과
불어불문학과 서어서문학과 언어학과 영어영문학과
일어일문학과 중어중문학과 문예창작학과 기타어문학과
인문과학 철학과 종교학과 사학과 고고학과
문화인류학과 미술사학과 문화재보존학과
법학 법학과
사회과학 심리학과 사회학과 정치외교학과 국제학과
아동가족학과 사회복지학과 도시학과 언론정보학과
지리학과 지적학과 행정학과 경찰행정학과
문헌정보학과 문화콘텐츠학과 북한학과 비서학과
경영경제 경영학과 경영정보학과 경제학과 금융보험학과
무역학과 물류유통학과 관광학과 광고홍보학과
부동산학과 회계학과 세무학과 소비자학과
자연과학계열
||<-5><:><tablewidth=100%><#9ACD32><table bordercolor=#9ACD32> 자연과학계열 ||
기초과학 수학과 통계학과 생명과학과 화학과
물리학과 천문학과 지구환경과학과( 해양학과/ 지질학과/ 대기과학과)
농림수산 식물자원학과 산림자원학과 동물자원학과 해양자원학과
특수동물학과 애완동물과 농생물학과 농업경제학과
생활과학 의류의상학과 식품영양학과 조리과학과 주거학과
의학 수의학과 의학과 치의학과 한의학과
약학 약학과 한약학과
간호 간호학과
보건 재활치료 물리치료학과 작업치료학과 언어치료학과
임상보건 안경광학과 방사선학과 응급구조학과
임상병리학과 치위생학과 치기공학과
보건관리 의료정보학과 보건행정학과 건강관리학과


대기과학을 연구하고, 교육하는 학과다. 보통 대기과학과라는 명칭을 쓰지만, 과거에는 기상학과라는 명칭을 주로 썼다. 그 밖에 환경이라는 단어를 붙여서 대기환경과학과, 환경대기과학과 등의 명칭을 쓰기도 한다.

※ 지질학, 해양학, 천문학 전공 등과 함께 하나의 학과/학부로 묶여진 경우도 있는데, 그에 대해서는 지구환경과학부 문서를 참조.

6.1. 국내 대기과학과 목록

이하는 가나다순.

이 외에 조선대 대학원 과정에 대기과학과가 있다. # 그리고 전통적인 대기과학과는 아니지만, 이화여자대학교 미래사회공학부 기후에너지시스템공학전공도 대기과학과와 상당한 유사성이 있다.

6.2. 교육 과정

학부 교육과정에 대해서는 연세대학교/학부/이과대학/대기과학과 문서 참조.

6.3. 취업

기상연구소(국립기상과학원 등), 관련 공기업·공공기관(한국기상산업기술원, 국립기상과학관 등), 민간기상정보회사, 공군기상단, 기상직공무원

기상직 공무원 시험 과목은 아래와 같다.
  • 5급 공무원 기상직: 필수 3과목 (기상역학,일기분석및예보법,물리기상학), 선택 1과목 (기상측기및관측,미기상학,기상통계학,기후학,전자공학,수치예보)
  • 7급 공무원 기상직: 국어 영어 한국사, 물리학개론, 기상역학, 일기분석 및 예보법, 물리기상학
  • 9급 공무원 기상직: 국어, 영어, 한국사, 기상학개론, 일기분석 및 예보법

7. 관련 문서


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[1] Richard hamblyn,'Invention of clouds',Picador,2002 [2] 본명 아부 알리 알하산 이븐 알하이 삼(965? ~ 1038?). 아라비아의 수학자ㆍ물리학자ㆍ천문학자로, 눈의 구조를 비교/연구하여 물건이 보인다고 하는 현상을 처음으로 밝혔다. 그가 집필한 「광학서」는 일찍부터 라틴어로 번역되어 유럽 과학자들에게 큰 영향을 주었다. [3] 그는 그의 30년 동안의 연구 결과인 「알프스 여행기 Voyages dans les Alpes」에서 처음으로 지질학이라는 용어를 학술 용어로 사용하였다

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